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14일 규칙 완화 이후 인간 배아줄기세포 연구방향

출처 생명공학정책연구센터 조회수 546
발간일 2021-11-02 등록일 2021-11-02
첨부파일

BioINwatch21-74(10.21)●14일 규칙 완화 이후 인간 ...(419.594 KB)

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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 21-74 

14일 규칙 완화 이후 인간 배아줄기세포 연구방향

  

◇ 인간배아 체외 배양기간 ‘14일 규칙(14-day rule)’ 완화를 골자로 한 줄기세포 가이드라인 개정안 제시 후 향후 인간 배아줄기세포의 연구 방향을 제시

    ▸주요 출처 : Nature, What's next for lab-grown human embryos?, 2021.8., iScience, Translating Embryogenesis to Generate Organoids : Novel Approaches to Personalized Medicine, 2020. 9. 등

▣ 국제줄기세포학회(ISSCR), 과학기술 발전에 맞추어 ‘14일 규칙(14-day rule)’을 완화하기로 하는 등의 새로운 가이드라인*을 제시(2021.5)
   * Guidelines for the Field of Stem Cell Research and Regenerative Medicine
 
 ○ 완화된 규칙은 인간배아 연구를 수정 후 14일 이상 지속할 수 있는 허가를 신청할 수 있도록 허용
    ※ 가이드라인에는 인간배아, 줄기세포 기반 배아 모델, 키메라, 오가노이드 및 유전자 편집과 관련된 최근 과학기술 발전을 다루는 새로운 권장 사항이 포함

 ○ 이를 통해 수정 후 약 1주일이 지나 배아가 정상적으로 자궁에 착상된 후 벌어지는 인간배아 발달 과정을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대
   - 인간배아는 수정 후 14일∼22일 사이에 낭배 형성(gastrulation)*이라는 단계를 거치면서 신체의 주요 패턴이 나타나고 기초적인 장기가 생성
     * 초기 발생 중 특정 조직, 장기로의 운명을 결정짓는 대대적인 세포의 이동 과정(위키백과)

 ○ 임신 중 배아발달 과정에서 발생할 것으로 예측되는 수많은 선천적 기형을 더 잘 이해할 수 있을 것으로 기대
   - 또한 세포가 조직과 기관으로 분화하는 방법에 대한 단서를 보유하고 있어 재생의학을 향상하는 데 도움

▣ 현재 13일 이상 인간배아 체외배양이 가능한 기술을 확보한 연구팀은 극소수에 불과하지만, 관련된 과학과 기술은 빠르게 발전

 ○ 미국과 영국 연구팀은 최대 13일 동안 인간배아를 배양하는 데 성공한 연구결과를 발표
   - 2015년, 미국 록펠러 대학의 Brivanlou 연구팀은 13일 동안 인간배아의 발달과정을 지켜본 후 14-day 규칙에 따라 14일째 배양을 중단하고 배아를 동결
   - 2016년, 영국 케임브리지 대학의 Magdalena Zernicka-Goetz 연구팀12∼13일째까지 인간배아를 성장시켰다고 보고

 ○ 인간배아 체외배양(13일 이상) 기술을 보유한 소수의 연구그룹은 치열한 경쟁을 벌이고 있으며 일부 국가에서는 연구가 진행되기 위해 관련 규제 변경도 고려하는 상황
   - 중국의 일부 연구자들은 14일 규칙에 대해 국가 정책을 변경할지를 논의하고 있다고 밝힘


< 14일 이전과 이후의 배아 발달 상태 비교 >

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출처 : Nature, What's next for lab-grown human embryos?, 2021.8.


▣ 인간배아 연구를 선도하는 Brivanlou 연구팀 등에서 기술적 한계를 극복하여 더 긴 기간 동안 인간배아를 성장시킬 수 있을 것으로 기대

 ○ 이스라엘 Weizmann 연구소의 Jacob Hanna 연구팀은 마우스 배아가 배양될 수 있는 시간을 2배로 연장하는 실험에 성공
     ※ 마우스 배아의 배양시간을 5.5일에서 11일까지로 연장, 인간일 경우에는 13일에서 30일까지 연장한 결과와 거의 동일

 ○ Brivanlou 연구팀은 마우스 실험을 통해 입증된 결과를 인간에게 적용해 인간배아 배양의 한계를 더욱 넓힐 계획
   - 줄기세포를 뇌세포로 바꾸는 유전자 프로그램을 활용하여 심장 박동 문제를 해결하고자 하며, 이러한 내용은 인간배아가 배양된 후 14일 이후에 발생하여 신경 발달 장애와 선천성 심장 결함을 이해하는 열쇠가 될 가능성을 시사

 ○ Brivanlou와 다른 연구팀들은 미래에 연구자들이 연구실에서 인간배아가 자궁 조직에 이식되는 것을 기술적으로 관찰할 수 있다고 언급
  - 이에 인간배아에 관한 연구를 21일째까지 연장하기 위해 대학의 규제 위원회에 신청할 예정임을 밝힘

▣ 한편에서는 윤리적 문제를 극복하기 위한 모델링 기술 개발에 관심

○ 실제 배아가 아닌 줄기세포의 3D 혼합물에서 모형 배아를 만들어 포유동물의 배아형성 과정을 볼 수 있는 방법을 제시


< 인간배아 생성을 모방하는 체외 줄기세포 기반의 배아모델 >

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출처 : iScience, Translating Embryogenesis to Generate Organoids : Novel Approaches to Personalized Medicine, 2020.9.

 

○ 또한 연구자들은 지난 5년 동안 실험실에서 14일 이후의 단계를 엿볼 수 있는 다양한 배아모델을 제작 

< 피부세포에서 리프로그램(reprogramming)된 배아모델 >

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● 배반포 단계를 모방한 배아모델로서 피부세포를 리프로그램하여 제
● 대부분 이런 배아모델은 14일 규칙(14-days rule)이나 특별한 검토 대상이 되지 않음

출처 : Nature, What's next for lab-grown human embryos?, 2021.8.


○ 2017년 미시간대학 Jianping Fu 연구팀은 배아줄기세포를 3D 배양하는 것만으로 최초의 인간배아 모델 및 인간배아 착상 모사 모델을 개발
  - Fu 연구팀 논문을 리뷰한 Amander T. Clark 박사는 “실제 인간배아 대신 줄기세포와 간단한 칩을 사용”하는 매우 중요한 모델이라고 견해를 밝히면서(출처 : Nature, A model of human embryo implantation, 2019. 9),
  - 인간의 발달을 연구할 수 있는 오가노이드 모델 개발은 인간배아 사용에 대한 윤리적 문제를 극복하는 대안으로 데에 활용 가능

▣ ISSCR이 14일 규칙 완화에 대해서만 언급하고, 새로운 중단지점을 제시하지 않은 것은 무책임하다는 비판 의견 존재

○ 일부 연구자들은 “14일 후의 새로운 연구가 폭발적으로 늘어 날 것으로 기대하지 않으며 올바르다고 확신하지도 않는다.”라는 견해
   - 영국 Francis Crick 연구소의 발달 생물학자인 Naomi Moris는 “인간 배아를 연구 시스템으로 사용하는 것에 대해 매우 조심스럽다”라고 언급하면서, “일반 대중이 14일 후 실험결과를 평가할 진정한 기회를 가졌다고 생각하지 않는다.”라는 의견
   - 또한 생명윤리학자 Josephine Johnston은 한 걸음 더 나아가 “14일 규칙을 철회하고 다른 규칙을 제안하지 않는 것은 실수라고 생각한다.”라는 의견을 밝힘

○ 이에 대해 ISSCR 위원회에 속했던 Fu 박사는 “과학이 너무 빨리 발전하고 있어서 과학계로서 또 다른 정지 신호를 만드는 것이 어려웠다.”라고 언급
    - 대신 이번 가이드라인은 “적절한 검토 프로세스가 작동한다는 전제하에 연구를 수행할 수 있는 문은 열어둔 상태”라는 의견을 추가

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